(57)【要約】【課題】  サイドメンバ等の断面耐力を制御し、必要に応じて耐衝撃性を向上させることのできる車両の耐衝撃構造を提供すること。【解決手段】  本発明による耐衝撃構造は、車両１０の機体フレームを構成するサイドメンバ１２等の中空体の内部空間の所定部位２２に、当該所定部位２２の断面耐力を所定のタイミングで増強させる断面耐力増強手段２４，２６を設けたことを特徴とする。断面耐力増強手段としては、所定部位に配置されたエアバッグ２４と、所定のタイミングでエアバッグにガスを供給するインフレータ２６とからなるものが好ましい。この構成では、所定のタイミングで流体を充填する等して機体フレームの中空体の所定部位の断面耐力を増強できるので、様々な衝突形態に対応して車両の耐衝撃性を向上させることができる。【選択図】  図２
2005035403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の機体フレームを構成する中空体の内部空間の所定部位に、当該所定部位の断面耐力を所定のタイミングで増強させる断面耐力増強手段を設けたことを特徴とする車両の耐衝撃構造。
【請求項２】
前記断面耐力増強手段により前記所定部位の断面耐力が増強された後、当該断面耐力を低減させる断面耐力低減手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の体衝撃構造。
【請求項３】
前記所定のタイミングは、車両衝突を検出する衝突検出手段により決定されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の耐衝撃構造。
【請求項４】
前記衝突検出手段は、車両衝突後から所定時間経過した時点を前記所定のタイミングとして決定することを特徴とする請求項３に記載の車両の耐衝撃構造。
【請求項５】
前記断面耐力増強手段は、前記所定部位に流体を充填する手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の耐衝撃構造。
【請求項６】
前記断面耐力増強手段は、前記所定部位に配置されたエアバッグと、前記所定のタイミングで前記エアバッグにガスを供給するガス供給手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の車両の耐衝撃構造。
【請求項７】
前記断面耐力増強手段により前記所定部位の断面耐力が増強された後、当該断面耐力を低減させる断面耐力低減手段として、ベントホールが前記エアバッグに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の車両の耐衝撃構造。
【請求項８】
前記中空体は、車両の左右両側に配設されているサイドメンバであって、前側部分と、前記前側部分よりも後方且つ下方に位置する後側部分と、前記前側部分と前記後側部分とを繋ぐ中間部分とを有する前記サイドメンバであり、
前記所定部位は、前記サイドメンバの前記中間部分と前記後側部分との間であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両の耐衝撃構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に関し、特に車両衝突等の際に発生する衝撃に対する耐衝撃構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、車両１０の前部におけるサイドメンバ１２を示す概略側面図である。サイドメンバ１２は左右一対あり、車両１０の機体フレームを構成する中空体である。その前端部間にはバンパ１４が取り付けられている。サイドメンバ１２は、図５に示すように、その前側部分１６が車両後方に直線状に延び、中間部分１８が下方に屈曲され、後側部分２０が前側部分１６よりも下方位置にて後方に直線状に延びている。このような形状のサイドメンバ１２は、車両衝突時、その前側部分１６が軸線方向に圧縮変形ないし座屈変形（以下「軸圧縮」と総称する）し、衝撃エネルギーを吸収する。しかしながら、車両衝突時の発生荷重が大きい場合には、サイドメンバ１２は、前側部分１６での軸圧縮が起きるのと同時に、図５において点Ｐ回りに大きな曲げモーメントが生じて、二点鎖線で示す如く曲折するおそれがある。
【０００３】
かかる曲折に対しては、サイドメンバ１２の中間部分１８から後側部分２０にかけての湾曲部２２、いわゆるキックアップ部を板金部材等により補強し、当該部分２２の断面耐力、特に曲げ耐力を向上させることが考えられる。
【０００４】
また、同目的で、キックアップ部２２の内部に加圧空気を封入した密閉容器を予め配置しておくという手段も提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１００３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような二つの従来技術では、サイドメンバ１２のキックアップ部２２の耐力バランスが常に一定であり、様々な衝突形態に対応できないという問題がある。特に、板金部材により補強するという手段では、車両全体の重量が増す。
【０００６】
また、近年では、サイドメンバ１２を含む機体フレームを共通化し、いわゆる上乗せを車種毎に変えるという手法が採られるようになってきているが、機体フレームの共通化では、キックアップ部２２の断面耐力を必要最低限に設定する傾向があるため、車種によってはやはり上述の状来技術のいずれかを適用する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、サイドメンバ等の断面耐力を制御し、必要に応じて耐衝撃性を向上させることのできる車両の耐衝撃構造を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、機体フレームの共通化という要請に応えることのできる耐衝撃構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による車両の耐衝撃構造は、車両の機体フレームを構成するサイドメンバ等の中空体の内部空間の所定部位に、当該所定部位の断面耐力を所定のタイミングで増強させる断面耐力増強手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
断面耐力増強手段としては、前記所定部位に、流体（液体やガスのみならず、ゲル状物質等の半流動体も含む）を充填する手段が考えられる。より具体的には、断面耐力増強手段は、所定部位に配置されたエアバッグと、所定のタイミングでエアバッグにガスを供給するガス供給手段とからなるものが好ましい。
【００１１】
前記所定のタイミングは、車両衝突を検出する衝突検出手段により決定される。衝突検出手段は、加速度計等のセンサからなるものが考えられるが、実際の衝突を検出する手段のみならず、レーダーを用いて前方の障害物を検出して衝突を予測する手段も含む概念である。
【００１２】
また、衝突検出手段は、車両衝突後から所定時間経過した時点を所定のタイミングとして決定することが好適である。
【００１３】
本発明による耐衝撃構造は、更に、断面耐力増強手段により中空体の所定部位の断面耐力が増強された後、当該断面耐力を低減させる断面耐力低減手段を備えることが有効である。エアバッグを断面体力増強手段として使用した場合には、この断面体力低減手段は、エアバッグに設けたベントホールとすることができる。
【００１４】
なお、前記中空体が、前側部分と、前記前側部分よりも後方且つ下方に位置する後側部分と、前記前側部分と前記後側部分とを繋ぐ中間部分とを有するサイドメンバである場合、前記所定部位は、サイドメンバの中間部分と後側部分との間とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所定のタイミングで流体を充填する等して機体フレームの中空体（サイドメンバ等）の所定部位の断面耐力を増強できるので、様々な衝突形態に対応して車両の耐衝撃性を向上させることができる。
【００１６】
また、通常時は断面耐力を必要最低限に設定しておくことも可能であるので、機体フレームの共通化にも対応可能である。
【００１７】
更に、断面耐力増強手段により中空体の所定部位の断面耐力が増強された後、当該断面耐力を低減させる断面耐力低減手段を設けた場合には、衝撃を受けた後、中空体の曲折を徐々に起こさせることができ、衝撃エネルギーの吸収・緩和に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。また、本発明による前部構造が適用される車両は特に限定しないが、以下の実施形態では一般的な乗用車とする。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲においては、車両が水平面に置かれた状態で「水平」や「上」「下」等の語を用いると共に、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を表す語を用いることとする。
【００１９】
図１は、本発明による車両の耐衝撃構造の第１実施形態を概略的に示す部分断面側面図である。図１において、符号１０は車両であり、符号１２は、この車両１０の機体フレームを構成するサイドメンバを示している。サイドメンバ１２は左右一対あり、その前端部間にはバンパ１４が横架されている。
【００２０】
各サイドメンバ１２は、平板状の鋼板１２ａに、断面コの字状又は断面Ｕ字状の鋼板１２ｂのフランジ部を溶着してなる中空体である。また、サイドメンバ１２は、前側部分１６、中間部分１８及び後側部分２０に区分することができる。前側部分１６は、車両衝突時の発生荷重により軸圧縮して衝撃エネルギーを吸収する機能を有している。このため、サイドメンバ１２の前側部分１６は、後方に向かって略水平に直線状に延びている。中間部分１８は、後方ほど下方に傾斜されており、この部分１８に運転室のトーボード（図示しない）が概ね位置する。後側部分２０は中間部分１８の後端から後方に延び、ロッカパネル（図示しない）につながっている。
【００２１】
サイドメンバ１２の中間部分１８と後側部分２０との間の湾曲部、いわゆるキックアップ部２２の内部には、エアバッグ２４が収縮状態で備えられている。このエアバッグ２４は、容易に破裂しない材料、例えばステアリングホイールに設けられる一般的なエアバッグと同様な材質から作られた袋状体である。また、エアバッグ２４は、膨張時、その断面積がサイドメンバ１２のキックアップ部２２の断面積よりも僅かに大きくなる。かかるエアバッグ２４はキックアップ部２２の断面耐力を高めるために設けられるものであり、曲折が予想される部位から前後にそれぞれ所要の範囲内に配置される。例えば、図示実施形態では、エアバッグ２４は、サイドメンバ１２の中間部分１８の後半分からサイドメンバ１２の後側部分２０の前部にかけて配置されることが好ましい。
【００２２】
エアバッグ２４を膨張させるための手段として、エアバッグ２４にガスを供給するインフレータ（ガス供給手段）２６が、サイドメンバ１２の外壁面に設けられている。インフレータ２６は、ステアリングホイールに設けられる一般的なエアバッグ用のものと同様なものを使用することができ、図示しないが、電気着火式の点火装置、伝火剤及びガス発生剤を備え、点火装置による点火によって火炎が伝火剤、ガス発生剤へと伝播し、ガスを発生させるようになっている。この発生したガスをインフレータ２６からエアバッグ２４へ導くために、チューブ２８がインフレータ２６からエアバッグ２４に、サイドメンバ１２の壁面を貫通して設けられている。
【００２３】
インフレータ２６はＥＣＵ（Electronic Control Unit；マイクロコンピュータの一種）３０によりその動作が制御される。ＥＣＵ３０には、サイドメンバ１２の前側部分１６の内部に設置された衝突検出手段としての加速度計３２が接続されており、ＥＣＵ３０は加速度計３２からの信号に応じて、所定のタイミングでインフレータ２６に点火信号を送るようになっている。
【００２４】
なお、エアバッグ２４、インフレータ２６及び加速度計３２は比較的軽量であり、ＥＣＵ３０は車両１０に搭載されているものを利用するので、車両１０の重量増加の弊害は殆どない。
【００２５】
次に、上述したような構成の作用について図２も参照して説明する。
【００２６】
まず、通常の走行時には、エアバッグ２４は収縮状態にある（図２の（ａ））。そして、車両前部のバンパ１４に障害物が衝突した場合、その衝撃エネルギーが所定値よりも小さなものであったならば、加速度計３２からの信号によりＥＣＵ３０はその状態を認識し、インフレータ２６には点火信号は送らず、エアバッグ２４を収縮状態のままとする。この場合には、図２の（ｂ）に示すように、車両後方への荷重によりサイドメンバ１２の前側部分１６が軸圧縮し、衝撃エネルギーを適正に吸収することができる。衝撃エネルギーの大きさによっては、キックアップ部２２やその他の部位で曲折も生じるが、その程度は小さいため、運転室の内部空間が狭くなることもない。
【００２７】
また、車両１０が高速で走行中にバンパ１４の中央部に障害物が衝突した場合、その際に発生した荷重はバンパ１４から左右のサイドメンバ１２のそれぞれに略等しく作用する。そして、最初に各サイドメンバ１２の前側部分１６が軸圧縮する。同時に、ＥＣＵ３０が加速度計３２からの信号により各サイドメンバ１２に対する衝撃エネルギーの大きさを判断し、所定値よりも大きいと認識したならば、各サイドメンバ１２に設置されたインフレータ２６に点火信号を発する。その結果、各インフレータ２６からガスが対応のエアバッグ２４内に注入され、瞬時にエアバッグ２４は膨張する。エアバッグ２４の膨張のタイミングは、衝突から０．１ｍｓ以内とすることが望ましい。
【００２８】
図１の二点鎖線及び図２の（ｃ）はエアバッグ２４が膨張した状態を示し、左右のサイドメンバ１２におけるキックアップ部２２は、膨張したエアバッグにより内側から補強された形となり、断面耐力が増強される。従って、サイドメンバ１２の前側部分１６での軸圧縮によっては衝撃エネルギーが吸収しきれなかった場合でも、キックアップ部２２において曲折は生じず、まず最初に、サイドメンバ１２の前側部分１６と中間部分１８との間で曲折が生ずる（図２の（ｄ））。この後、衝突の程度によってはキックアップ部２２での曲折も生じるが、それは僅かであり、運転室の内部空間、特に乗員の足元の空間を広く維持することができる。
【００２９】
このように衝突時の断面耐力特性を制御できることから、通常時のサイドメンバ１２の強度を必要最低限としておくことができ、よって複数の車種に対してサイドメンバ１２を含む機体フレームの共通化をも可能となる。
【００３０】
また、左右のいずれかの側で障害物が衝突した場合には（オフセット衝突）、その側におけるサイドメンバ１２内のエアバッグ２４のみを膨張させ（図２の（ｃ）及び（ｄ）参照）、他側のサイドメンバ１２内のエアバッグ２４は収縮状態のまま（図２の（ｂ）参照）とすることもできる。この場合、衝突による荷重によって大きく変形した側のサイドメンバ１２、エアバッグ２４及びインフレータ２６のみを修理し、他側のサイドメンバ１２等については修理を簡略化することができるという利点がある。
【００３１】
なお、エアバッグ２４にリリーフ弁機能付き排気孔、いわゆるベントホール３４を設け、エアバッグ２４の内部圧力が所定値以上となった場合に、エアバッグ２４内のガスを外部に排出できるようにしてもよい。この場合、図２の（ｅ）に示すように、キックアップ部２２の曲折が進行するが、ガスが徐々に抜けるため、サイドメンバ１２の中間部分１８が急激に立ち上がることはなく、また、当該部位での曲折により衝撃エネルギーを吸収することもできる。
【００３２】
図３は、本発明の第１実施形態の変形例を示している。図３に示す構造では、サイドメンバ１２の内部に複数（図示のものは４個）のエアバッグ２４，３６，３８，４０を配置したものである。各エアバッグ２４，３６，３８，４０にはそれぞれインフレータ２６，４２，４４，４６が設けられており、ＥＣＵ３０はインフレータ２６，４２，４４，４６を個々に制御できるようになっている。なお、エアバッグ３６はサイドメンバ１２の前側部分１６における横折れ（車両幅方向の曲折）を主として防止するためのもの、エアバッグ３８はサイドメンバ１２の前側部分１６と中間部分１８との間における上下方向の曲折を主として防止するためのもの、エアバッグ４０はサイドメンバ１２の後側部分２０の横折れを主として防止するためのものである。
【００３３】
この構成においては、ＥＣＵ３０は、衝突による衝撃エネルギーの大きさに応じて、エアバッグ２４，３６，３８，４０のうち所望のものを膨張させることができる。これにより、サイドメンバ１２の断面耐力を前後方向に沿ってより細かく制御することが可能となり、曲折が生じる位置や生じる順番を適正に制御することが可能となる。一般的に好ましい曲折発生順は、サイドメンバ１２の前側部分１６、中間部分１８、前側部分１６と中間部分１８との間、そして、中間部分１８と後側部分２０との間（キックアップ部２２）であるので、エアバッグ膨張順はエアバッグ２４、エアバッグ３８、エアバッグ４０、そしてエアバッグ３６となる。勿論、サイドメンバ１２の形状や強度、その他の条件によってはこの限りではない。
【００３４】
また、各エアバッグ２４，３６，３８，４０にベントホール（図示しない）を設け、それぞれリリーフ圧力を適宜設定しておくことも考えられる。この場合、車両衝突と同時に全てのエアバッグ２４，３６，３８，４０を膨張させておけば、各ベントホールの設定リリーフ圧力に応じた順番で曲折が生じるようにすることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態に係る耐衝撃構造について図４に沿って説明する。第２実施形態では、サイドメンバ１２内に、キックアップ部２２の前後に隔壁４８，５０を設け、キックアップ部２２の内部に密閉室５２を形成している。この密閉室５２内はチューブ５４を介して充填材供給装置５６の供給口と連通されている。充填材としては、液体や加圧ガス、或いは、発泡樹脂やゲル状物質のような半流動体等の流体が好適である。充填材供給装置５６は、ＥＣＵ３０からの供給信号を受けると動作し、充填材を瞬時に密閉室５２に供給できるようになっている。また、ＥＣＵ３０は、第１実施形態と同様に、加速度計３２からの信号を受けて、その信号により衝突時の衝撃エネルギーの大きさを判断して充填材供給装置５６に供給信号を発するか否かを決定する。
【００３６】
この第２実施形態に係る耐衝撃構造は、充填材をサイドメンバ１２のキックアップ部２２に設けた密閉室５２内に供給する点で第１実施形態と異なるものであるが、充填材が密閉室５２内に供給された後の当該部位の断面耐力が増強されている点については第１実施形態の場合と何ら異なることはない。従って、充填材の供給タイミング等の作用についての説明は省略する。
【００３７】
なお、密閉室５２を形成せずとも、袋状体をサイドメンバ１２内に配置して、当該袋状体に液体や発泡樹脂等の流体を充填してもよい。また、充填材が瞬時に固化するような樹脂等であれば、袋状体も不要である。更に、サイドメンバ１２内に複数の密閉室や袋状体を設けるならば、図３に示したものと同様にサイドメンバ１２の断面耐力特性を細かく制御することができる。更にまた、一旦増強された断面耐力を低減させる手段として、隔壁４８，５０のいずれか一方にリリーフ弁を設けてもよい。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記二つの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、断面耐力を増強させる手段としてエアバッグや流体を充填する手段を用いているが、別途に用意した鋼板を電磁石等でサイドメンバの壁面に所定のタイミングで付着させるような手段も考えられる。
【００４０】
また、上記実施形態では、車両衝突を検出する手段として加速度計及びマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）を用いているが、加速度計に代えて歪み計等のその他のセンサを用いることができる。また、衝突検出手段は、実際に発生した車両衝突を検出するのみならず、衝突を予測する手段を用いてもよい。衝突予測手段としては、例えば、車両１０の前端に設けられ車両前方の障害物を検出するミリ波レーダーと、このミリ波レーダーから送信される検出信号を受信し、障害物との衝突を予測処理するマイクロコンピュータとから構成したものが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、乗用車は勿論のこと、トラックやバス等の特殊車両、その他の車両全般に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による車両の耐衝撃構造の第１実施形態を部分的に断面して示す概略側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は図１の耐衝撃構造の作用を示す概略説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例を示す図１と同様な概略側面図である。
【図４】本発明による耐衝撃構造の第２実施形態を示す図１と同様な概略側面図である。
【図５】従来の車両の前部構造を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…車両
１２…サイドメンバ（中空体）
１６…前側部分
１８…中間部分
２０…後側部分
２２…キックアップ部（所定部位）
２４，３６，３８，４０…エアバッグ（断面耐力増強手段）
２６，４２，４４，４６…インフレータ（断面耐力増強手段）
３０…ＥＣＵ（衝突検出手段）
３２…加速度計（衝突検出手段）
３４…ベントホール（断面耐力低減手段）
５６…充填材供給装置（断面耐力増強手段）
【図１】
2005035403.tif 000003
【図２】
2005035403.tif 000004
【図３】
2005035403.tif 000005
【図４】
2005035403.tif 000006
【図５】
2005035403.tif 000007